H2S-OASTL調(diào)節(jié)番茄果實(shí)采后貯藏品質(zhì)的生理機(jī)制研究.pdf

1、我國(guó)是果品生產(chǎn)大國(guó)同時(shí)也是消費(fèi)大國(guó)，由于采后的儲(chǔ)運(yùn)條件和技術(shù)不夠完善，采摘后的果實(shí)發(fā)生后熟、衰老、死亡、腐爛變質(zhì)，逐漸失去其價(jià)值，造成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的巨大浪費(fèi)。研究果實(shí)的成熟衰老機(jī)制，從而提供有效的貯藏技術(shù)，一直是人們急切解決的問(wèn)題。番茄是我國(guó)栽培面積最廣，消費(fèi)最多的作物之一，具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，由于其不耐貯藏，易發(fā)生變質(zhì)腐爛，從而造成巨大的損失，如何延長(zhǎng)其采后貯藏期，使番茄的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不受損害，是許多學(xué)者關(guān)注的課題。近年來(lái)的研究結(jié)果表明，硫

2、化氫(H2S)能顯著地抑制采后果實(shí)衰老過(guò)程，保持果實(shí)新鮮，延長(zhǎng)其采后的貯藏期，然而果實(shí)在貯藏期間是否依然保持其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)不受損害，仍有待探討。乙烯(C2H4)作為植物內(nèi)源激素，在采后果實(shí)的貯藏期間發(fā)揮關(guān)鍵的作用，是果實(shí)成熟衰老的重要調(diào)控因子，也是人們研究的熱點(diǎn)。H2S和C2H4對(duì)果實(shí)貯藏期的品質(zhì)影響，尚不是很明確。
　　本論文以采后番茄果實(shí)為實(shí)驗(yàn)的材料，分別采用硫氫化鈉(NaHS)和乙烯利溶液作為H2S和C2H4的供體，研究討論了外

3、源H2S和C2H4對(duì)采后番茄品質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明，H2S處理組與對(duì)照組相比較，或者C2H4處理組與H2S和C2H4共同處理組相比較，都可以看出C2H4明顯加快番茄變紅的速度，而H2S減緩了該速度，使番茄維持較好的色澤。H2S處理抑制了葉綠素的分解、類胡蘿卜素、花青素含量的積累，提高了類黃酮、總酚等抗氧化物質(zhì)的含量，使果實(shí)呈現(xiàn)新鮮飽滿的狀態(tài)。同時(shí)H2S與C2H4處理時(shí)，H2S可以延緩抗壞血酸、可滴定酸、還原糖、可溶性蛋白質(zhì)、淀粉含量的

4、降解，也顯著抑制了蛋白水解酶、淀粉酶的活性。這些說(shuō)明C2H4處理可以加快番茄果實(shí)成熟衰老進(jìn)程及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗，降低番茄的貯藏品質(zhì)，而H2S可以減緩果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分的降解，較好的維持番茄果實(shí)的商品價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，使貯藏期間的品質(zhì)得到保證，另外H2S可以在一定程度上抑制乙烯的作用，從而延長(zhǎng)采后番茄的貯藏期。
　　同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，外源H2S的存在，抑制了半胱氨酸合成酶(OASTL)的活性，降低了半胱氨酸合成酶相關(guān)基因的相對(duì)表達(dá)量，

5、且在番茄果實(shí)貯藏期間經(jīng)H2S、C2H4處理后，所檢測(cè)的與番茄品質(zhì)相關(guān)的指標(biāo)（葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素、類胡蘿卜素、類黃酮、總酚、花青素、抗壞血酸、可滴定酸、還原糖、可溶性蛋白、淀粉、蛋白水解酶和淀粉酶活性）與半胱氨酸合成酶家族基因的表達(dá)量，具有較高的相關(guān)性。半胱氨酸合成酶是合成半胱氨酸的關(guān)鍵酶，半胱氨酸的生成是植物合成眾多具有重要生物學(xué)功能的代謝產(chǎn)物的前體物質(zhì)，半胱氨酸的生物合成能力與植物的抗性、耐受性及其果實(shí)的品質(zhì)有著密切的聯(lián)系，

6、而這些都由半胱氨酸合成酶進(jìn)行調(diào)控。
　　因此本文對(duì)半胱氨酸合成酶家族基因OASTL1、OASTL2進(jìn)行了生物信息學(xué)分析，主要包括進(jìn)化樹(shù)構(gòu)建、蛋白結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè)及Motif分析，得到番茄中OASTL1、OASTL2基因分別與擬南芥、煙草、水稻、玉米等物種的相應(yīng)基因具有較高的同源性，其中OASTL1基因與煙草同源性高達(dá)99％，OASTL2基因與擬南芥的同源性達(dá)到97％。由蛋白結(jié)構(gòu)域和Motif的分析中得到該基因的功能較為保守。通過(guò)構(gòu)建G

7、FP-OASTL1/OASTL2載體，轉(zhuǎn)染煙草葉片進(jìn)行亞細(xì)胞定位，結(jié)果表明OASTL1、OASTL2基因主要定位在植物細(xì)胞的葉綠體和胞質(zhì)內(nèi)。另外對(duì)番茄不同組織中OASTL1、OASTL2基因的表達(dá)情況進(jìn)行定量PCR，得到其在不同組織中的表達(dá)量不同，其中葉和果實(shí)中的表達(dá)量相對(duì)較高，這與網(wǎng)站預(yù)測(cè)結(jié)果一致。
　　近一步構(gòu)建了OASTL1、OASTL2的Crispr/cas9敲除載體和PBI121超表達(dá)載體，轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌感受態(tài)，然后分別侵染

8、番茄的莖和子葉，經(jīng)植物組織培養(yǎng)，篩選并獲得番茄OASTL1和OASTL2的基因缺失植株和過(guò)表達(dá)植株。然后對(duì)番茄過(guò)表達(dá)植株OASTL基因的表達(dá)量進(jìn)行分析，RT-PCR的結(jié)果顯示，OASTL1的1號(hào)番茄相對(duì)于野生型植株OASTL表達(dá)量提高了約2倍，2號(hào)提高了約4倍，3號(hào)提高了約7倍，OASTL2基因1號(hào)番茄的相對(duì)表達(dá)量約是野生型番茄的25倍，番茄過(guò)表達(dá)植株OASTL基因的表達(dá)量相對(duì)野生型有不同程度的提高，表明載體在植株體內(nèi)發(fā)揮了相應(yīng)的作用。